Прогнозирование загрязнения городского воздуха является важной задачей защиты общественного здоровья и управления окружающей средой, которая продолжает оставаться актуальной из-за сложных нелинейных взаимодействий между выбросами, метеорологией, переносом и атмосферной химией. Современные методы глубокого обучения были разработаны для непосредственного улучшения краткосрочной точности прогнозирования путём изучения пространственно-временных корреляций на основе исторических данных. Однако эти основанные на данных, часто неявные подходы, по сути, обходят стороной химические процессы. Следовательно, они, как правило, плохо работают при изменении режима, то есть в условиях высокого уровня загрязнения, фотохимически активных условиях и ненаблюдаемых метеорологических закономерностях, что ограничивает их надёжность и интерпретируемость. В этой статье предложена AtmosChemNet-AI, структура глубокого обучения, учитывающая кинетику реакций, чтобы обойти эти ограничения и позволить сообществу специалистов по атмосферным наукам прогнозировать динамику загрязнения городской атмосферы. Этот новый метод включает в себя дескрипторы-прокси, учитывающие кинетику реакций, посредством построения признаков на основе кинетики, кинетически обусловленного управления в пространственно-временной модели последовательности и регуляризации, ограниченной физическими параметрами, во время обучения. В совокупности эти механизмы ограничивают обучение представлений химически осуществимой эволюцией загрязняющих веществ, сохраняя при этом выразительность современных глубоких нейронных сетей. Валидация проводится для ряда загрязняющих веществ, горизонтов прогнозирования и режимов работы с использованием реальных данных, наблюдений за качеством городского воздуха и метеорологического реанализа. Экспериментальная оценка на рассматриваемых наборах данных, горизонтах прогнозирования и при сравнении с базовыми показателями демонстрирует устойчивое улучшение прогностической эффективности, включая относительное снижение средней абсолютной ошибки и среднеквадратичной ошибки на 15–20%, а также более высокие коэффициенты детерминации. Анализ абляции и режимов подтверждает вывод о том, что знание кинетики реакций повышает устойчивость во время событий с высоким уровнем загрязнения, в благоприятных для реакции условиях и в необученных метеорологических режимах. Основные результаты показывают, что включение знаний о кинетике реакций в модели глубокого обучения значительно повышает точность, стабильность и обобщающую способность прогнозов. Данная структура представляет собой перспективную основу для будущих приложений прогнозирования качества воздуха в реальном времени и поддержки принятия решений в области охраны окружающей среды в городах, при условии дальнейшей проверки на практике и оценки на системном уровне.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41598-026-64476-x

Моделирование городских наводнений требует подробных данных о рельефе и батиметрии. Однако модели высот часто не учитывают геометрию на уровне улиц, городскую инфраструктуру и батиметрию рек. Здесь представлен высокоразрешённый интегрированный набор данных о поверхности города и батиметрии рек для реки Дуэро (Испания). Его новизна заключается в сочетании измеренной батиметрии русла реки с геометрией города с разрешением менее метра. Набор данных объединяет аэрофотосъемку с помощью LiDAR, ортофотоснимки, кадастровые данные и данные эхолокации RTK-GNSS с использованием жёстких линий разрыва, обеспечивающих непрерывность фасадов, стен, улиц и путей течения под мостами, а также уточнение батиметрии с учётом геоморфологии. Набор данных включает растр GeoTIFF с разрешением 1 м, поперечные сечения, батиметрические профили и точки проверки. Проверка достоверности по наземным и батиметрическим контрольным точкам представлена ​​в виде остаточных слоёв, статистических данных о точности по классам, геостатистических продуктов неопределённости и проверок геометрии на уровне улиц. Парные модели наводнений с периодом повторяемости 500 лет показали, что исключение батиметрических и городских поправок существенно изменяет моделируемую опасность наводнений. Неопределённость концентрируется там, где поверхность была наиболее изменена, обуславливая моделируемые схемы наводнений. Без зарегистрированного эталонного наводнения сравнение опасности остаётся относительным. Набор данных поддерживает повторное использование в двумерном гидравлическом моделировании для управления рисками наводнений и городских гидрологических исследований.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41597-026-08000-w

Лесные экосистемы играют жизненно важную роль в глобальном круговороте углерода, однако долгосрочная динамика надземного углерода в них остаётся неопределённой. В данном исследовании авторы интегрируют результаты спутниковых наблюдений из различных источников и вероятностных моделей глубокого обучения для реконструкции согласованной, учитывающей неопределённость глобальной записи надземного углерода в лесах с 1988 по 2021 гг. с шагом 0,25°. Было обнаружено, что, хотя мировые леса поглотили 6,2 ПгС, влажные тропические и бореальные леса постепенно перешли в разряд источников углерода с начала 2000-х годов. Изменчивость надземного углерода в тропиках стала всё более отрицательно коррелировать с темпами роста атмосферного CO₂ (r = – 0,63 в 2011–2021 гг.), что указывает на то, что тропические леса всё больше влияют на глобальный круговорот углерода. В бразильской Амазонии вклад нетронутых лесов в ежегодные колебания потерь углерода увеличился с 33% в 1990-х годах до 76% в 2010-х годах. Эти результаты подчёркивают уязвимость запасов углерода в ключевых биомах и предоставляют ориентир для отслеживания происходящих изменений в распределении источников и поглотителей углерода в условиях антропогенного изменения климата.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41467-026-76093-3

Сельскохозяйственное производство Китая обеспечивает продовольственную безопасность 1,4 миллиарда человек, но подвергается существенным колебаниям, сильно зависящим от Эль-Ниньо-Южного колебания (ЭНЮК), которое чередуется между тёплым Эль-Ниньо и холодной Ла-Нинья. Однако неизвестно, является ли воздействие ЭНЮК симметричным между Эль-Ниньо и Ла-Нинья, как долго оно длится и как реагирует на парниковое потепление. В данной работе, используя нелинейную эконометрическую модель, авторы показывают, что как Эль-Ниньо, так и Ла-Нинья оказывают негативное воздействие, сохраняющееся в течение четырёх лет. Они связывают 655 миллиардов юаней с Эль-Ниньо 2015-16 гг. и 131 миллиард юаней с Ла-Нинья 2010-11 гг., причём в юго-восточных провинциях эти значения выше. Из-за нелинейности сельскохозяйственное производство чувствительно к будущим изменениям ЭНЮК. При сценарии с высокими выбросами прогнозируемое увеличение амплитуды ЭНЮК, вероятно, приведёт к дополнительным средним потерям в размере 39,6 триллионов юаней в сельскохозяйственной экономике XXI века, и нельзя исключить возможность гораздо больших потерь.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s43247-026-03873-6

Представлен глобальный набор данных о толщине ледникового льда, смоделированный с помощью IceBoost v2.0, схемы деревьев решений с градиентным бустингом, обученной на 7 миллионах измерений толщины льда и основанной на физических и геометрических предикторах. Моделируется распределённая толщина льда для каждого ледника в двух последних выпусках Инвентаризации ледников Рэндольфа (RGI v6.0 и v7.0), что в сумме составляет 215 547 и 274 531 контуров ледника соответственно, плюс 955 ледяных масс, прилегающих к Гренландскому ледниковому щиту. IceBoost v2.0 представляет собой третью существующую глобальную оценку объёма льда RGI v6.0 и первую для RGI v7.0. В модели RGI v6.0 получен глобальный объём ледников (150 ± 38) × 10³ км³, что согласуется с двумя предыдущими оценками (141 ± 40) × 10³ км³ и (158 ± 41) × 10³ км³. Соответствующий эквивалент уровня моря (sea-level equivalent, SLE), 323 ± 91 мм, также согласуется с двумя более ранними значениями 311 ± 100 мм и 324 ± 84 мм. В модели RGI v7.0 получен глобальный объём ледников (149 ± 38) × 10³ км³ и SLE 323 ± 91 мм. Распределения толщины реконструированного льда могут существенно различаться в разных моделях для отдельных ледников, ледяных шапок и даже крупных ледниковых комплексов. По сравнению с измерениями, среднеквадратичная ошибка IceBoost v2.0 на 20–45% ниже, чем у других моделей в Высокой Арктике, и сопоставима в других регионах. Авторы исследуют основные ледниковые регионы и сравнивают свои результаты с результатами других моделей. Достоверность полученных оценок наиболее высока в высоких широтах, где обилие обучающих данных адекватно охватывает пространство признаков. На крутых и гористых участках, небольших ледниках и в регионах низких широт с ограниченным количеством обучающих данных достоверность ниже. IceBoost v2.0 применим к границам ледниковых щитов. На плато Гейки (Восточная Гренландия) авторы обнаружили почти вдвое больше льда, чем сообщалось ранее, что подчёркивает потенциал для улучшения ограничений на топографию ложа в этом регионе. В процессе обучения не применяются никакие физические законы, поэтому достаточное количество высококачественных обучающих данных имеет решающее значение. Качество сгенерированных карт зависит от точности обучающих данных, цифровой модели рельефа, полей скорости движения льда и геометрии ледников, включая нунатаки*. Используя разрыв Йенсена, авторы исследовали кривизну модели относительно ошибок входных данных и обнаружили, что она сильно вогнута в областях с пологим склоном и толстым льдом, что подразумевает потенциальное смещение прогнозируемой толщины в сторону уменьшения при наличии неопределённости входных данных. Опубликованный набор данных может быть использован для моделирования будущей эволюции ледников и повышения уровня моря, для разработки гляциологических исследований и полевых кампаний, а также для руководства политикой в ​​области управления пресноводными ресурсами.

* Нунатак (гренл. nunataaq) — полностью окружённый льдом скалистый пик, горный гребень или холм, выступающий над поверхностью ледникового покрова или горного ледника.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41597-026-07744-9

Охраняемые территории, являющиеся тепловыми убежищами для биоразнообразия, всё больше подвергаются давлению со стороны урбанизации. Однако остаются пробелы в понимании того, как урбанизация во всём мире влияет на тепловой режим охраняемых территорий. В данном исследовании авторы количественно оценивают давление городов на охраняемые леса как интенсивность застройки, взвешенную по расстоянию. Тепловое воздействие давления городов оценивается путём сравнения средней температуры поверхности Земли, полученной со спутников, и экстремальных температур, определяемых по 90-му процентилю максимальной температуры поверхности Земли охраняемых лесов внутри и вне 5-километровой буферной зоны за пределами городских границ. Было показано, что среднее глобальное расстояние между городскими районами и охраняемыми территориями сократилось более чем на треть (12,82 км) с 1990 года, увеличив давление городов на охраняемые леса примерно на 2,56%. Урбанизация изменяет тепловой режим, повышая температуру поверхности Земли, а также частоту и интенсивность экстремальных температур, при этом наибольшее влияние оказывается на среднегодовую суточную температуру поверхности Земли (0,63 °C) и интенсивность экстремальных температур (0,81 °C) в тропических охраняемых лесах. Авторы подчёркивают необходимость интеграции планирования городского развития и природоохранных мероприятий для поддержки сохранения биоразнообразия и устойчивого развития.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41467-026-76226-8

Быстро усиливающиеся внезапные засухи в течение вегетационного периода представляют собой серьёзную угрозу глобальной продовольственной безопасности. Однако то, как их влияние на урожайность отличается от традиционных засух с медленным началом, и лежащие в основе механизмы остаются недостаточно изученными. В данном исследовании, интегрируя долгосрочные данные об урожайности, фенологические наблюдения и данные реанализа, авторы показывают, что внезапные засухи вызывают повсеместные потери урожая кукурузы в Соединённых Штатах, при этом чувствительность к потере урожая на 27,53% (19,85–36,53%) выше, чем при засухах с медленным началом. Также демонстрируется, что эта усиленная чувствительность в основном связана с усилением атмосферной засушливости во время внезапных засух, особенно когда развитие внезапной засухи совпадает с критическими фенологическими стадиями. Тем не менее, большинство моделей урожайности, основанных на процессах, систематически недооценивают эту чувствительность к потере урожая, вероятно, из-за недостаточного учёта быстрого истощения почвенной влаги. Хотя орошение может частично смягчить потери урожая, оно по-прежнему не способно полностью защитить культуры от внезапных засух. Представленные выводы подчёркивают необходимость повышения точности моделей урожайности сельскохозяйственных культур и разработки целенаправленных стратегий для повышения устойчивости сельского хозяйства к внезапным засухам.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s43247-026-03834-z

Изменение климата наиболее быстро прогрессирует в высокоширотных регионах Северного полушария, где бореальные и арктические экосистемы претерпевают значительные экологические изменения и трансформации. Эти экосистемы изменяются из-за повышения температуры, изменения режима осадков, характеризующегося более интенсивными ливневыми дождями, уменьшения снежного и ледяного покрова, а также увеличения числа наводнений, волн тепла и пожаров. Эти изменения представляют значительные риски для экосистем, здоровья человека и животных, особенно в бореальной зоне. Был проведён обзор литературы по основным научным базам данных, включая Scopus, Web of Science, PubMed и Google Scholar, охватывающий публикации до 2026 года. Данные были объединены тематически по ключевым климатическим опасностям и областям здравоохранения, включая инфекционные и неинфекционные заболевания, а также показатели психического здоровья. Обзор показывает, что ускоряющееся потепление в северных регионах изменяет распространение видов, увеличивает риск зоонозов и заболеваний, передаваемых переносчиками, а также усугубляет проблемы сердечно-сосудистого, респираторного и психического здоровья. Экстремальные жаркие и холодные явления являются важными факторами заболеваемости и смертности, а наводнения и лесные пожары способствуют долгосрочному психологическому стрессу. В наибольшей степени страдают уязвимые группы населения, включая пожилых людей и социально незащищённые группы. В данном обзоре определены ключевые пробелы в знаниях, которые можно было бы восполнить путём разработки научно обоснованных планов адаптации в области общественного здравоохранения в регионах высоких широт.

Ссылка: https://www.mdpi.com/2073-4433/17/8/736

Весной 2026 года аномально низкий уровень снега на западе Соединённых Штатов угрожал зимнему отдыху и запасам воды. В данном исследовании авторы изучают: в какой степени эта снежная засуха была связана с изменением климата, произошедшим с доиндустриального периода? Было обнаружено, что вероятность такой сильной снежной засухи на западе США была примерно в 4,4 раза выше [95%-ный доверительный интервал: 2,6, 9,4] в нынешних климатических условиях, чем в доиндустриальный период. В верхнем бассейне реки Колорадо вероятность снежной засухи была примерно в 14 раз выше [0,09, 4300]. С учётом прогнозируемого увеличения частоты снежных засух, по меньшей мере, таких сильных, в сценарии умеренно высокого глобального потепления, опыт этого события может помочь учёным, специалистам по управлению ресурсами и общественности представить, как может выглядеть снежный покров на западе США, если выбросы парниковых газов не будут активно сокращаться.

Ссылка: https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2612961123

Рекордные по масштабу лесные пожары в Канаде в 2023 году привели к экстремальным выбросам аэрозолей, шлейфы которых распространились по всему Северному полушарию. В этом исследовании с использованием современной модели земной системы подчёркивается потенциальное влияние таких выбросов на производство фотоэлектрической энергии в Северной Америке и Европе. Полученные результаты показывают существенные радиационные и температурные аномалии в период с мая по сентябрь 2023 года, при этом радиационное воздействие привело к общему пятимесячному дефициту производства фотоэлектрической энергии, рассчитанному по модели, в размере −6,38 ± 8,86 тераватт-часов (одно стандартное отклонение) в Северной Америке и Европе (2,8% от общего пятимесячного производства фотоэлектрической энергии). Углеродная нагрузка от потерь солнечной энергии оценивается в 2,083 ± 2,656 мегатонн углекислого газа (одно стандартное отклонение), а общий экономический дефицит составляет 1,88 ± 2,71 миллиарда долларов США (одно стандартное отклонение). Несмотря на большие смоделированные потери фотоэлектрической энергии в Северной Америке, связанный с этим денежный дефицит выше в Европе. Эти результаты подчёркивают, что устойчивость производства фотоэлектрической энергии может быть поставлена ​​под угрозу крупномасштабными лесными пожарами, что указывает на необходимость комплексных транснациональных и межконтинентальных стратегий в области смягчения антропогенного изменения климата, энергетической безопасности и предотвращения лесных пожаров.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s43247-026-03860-x